Temperatura instável da cama aquecida da impressora 3D? O aquecedor pode ser o problema

Almofadas térmicas de silicone são frequentemente usadas para a cama aquecida em impressoras 3D de nível consumidor. Eles são baratos e funcionam bem para volumes de construção menores. Aquecedores tubulares-de metal são frequentemente a melhor solução para equipamentos-de nível industrial ou impressoras com enormes volumes de construção, que geralmente têm mais de 300 mm em cada dimensão. Este método proporciona mais potência, uma vida útil mais longa e uma temperatura mais uniforme em toda a superfície da cama. As pessoas estão usando cada vez mais aquecedores de cartuchos de chumbo em ângulo reto nessa situação, pois eles são pequenos e fáceis de instalar, especialmente em designs de impressoras personalizados-construídos ou modificados.

O mais importante para uma cama aquecida para impressora 3D é que ela permaneça na mesma temperatura e responda rapidamente. A substância PLA (ácido polilático) geralmente deve estar a cerca de 60 graus Celsius. Para evitar que o ABS (acrilonitrila butadieno estireno) se deforme e para garantir que as camadas fiquem unidas, ele precisa estar acima de 100 graus Celsius. Policarbonato (PC) e poliéter éter cetona (PEEK) são exemplos de polímeros de engenharia que podem necessitar de temperaturas de leito de até 150 graus Celsius. O tamanho da cama pode variar de algumas centenas de milímetros a mais de um metro, e as necessidades de energia podem variar de algumas centenas de watts a vários quilowatts. Para manter a temperatura uniforme em toda a área de impressão, os aquecedores devem ser colocados uniformemente dentro ou embaixo da base. Caso contrário, a base do modelo poderá flexionar devido a taxas variáveis ​​de expansão e encolhimento térmico, o que pode causar falhas na impressão.


O aquecimento do leito aquecido utiliza metal ou ar para movimentar o calor, o que significa que as cargas superficiais são mais baixas do que com o aquecimento do molde, geralmente entre 2 e 5 watts por centímetro quadrado. O fio de resistência interna funciona a uma temperatura mais baixa quando a carga superficial é menor. Isto retarda o envelhecimento do isolamento de óxido de magnésio e faz com que o aquecedor dure mais tempo. Isso é muito importante para impressoras que funcionam-ininterruptamente por dias ou semanas seguidas. Mas a velocidade de aquecimento não pode ser muito lenta, porque períodos prolongados de pré-aquecimento tornam as pessoas menos produtivas. Isso significa que você precisa calcular com precisão a potência total que corresponde à massa térmica da cama. Para aquecer em 5 a 10 minutos, uma cama normal de alumínio precisa de cerca de 0,5 a 0,8 watts por centímetro quadrado de área da cama.

Existem duas maneiras populares de instalar o aquecedor: colocando-o diretamente em orifícios perfurados na base de alumínio ou aço para aquecimento condutivo direto, ou fixando-o na parte inferior da base para aquecimento por radiação e convecção. O primeiro método é melhor porque envia calor diretamente para o material do leito com muito pouca perda. Mas necessita de uma usinagem muito precisa, com uma folga de apenas 0,05 milímetros entre o aquecedor e o furo para garantir um bom contato térmico. A segunda abordagem é mais fácil de usar e facilita a troca do aquecedor, mas perde mais calor para o ar ao seu redor, portanto, a potência total precisa ser aumentada em 20–30% para manter a cama na mesma temperatura.

Na maioria das vezes, algoritmos PID (derivativos-integrais-proporcionais) são usados ​​para gerenciar a temperatura de impressoras 3D. Aquecedores de cartucho com termopares-integrados são a melhor maneira de tornar possível o controle de circuito-fechado. Os termopares tipo K-são uma escolha popular porque podem suportar altas temperaturas e responder rapidamente. Eles funcionam com a maioria das placas de controle de impressora. Algumas impressoras-de última geração permitem até mesmo dividir o aquecimento, o que significa que você pode usar mais de um aquecedor e sensor de temperatura para controlar diferentes partes da cama separadamente. Isto é especialmente útil para camas muito grandes, onde as correntes de ar podem causar diferenças de temperatura, ou para utilizações onde vários materiais necessitam de temperaturas diferentes.

Durante a seleção, é importante combinar a tensão corretamente. 220 volts ou 380 volts são tensões populares para equipamentos industriais. Ao fazer um retrofit, é importante certificar-se de que o cabeamento, a fonte de alimentação e o controlador possam gerenciar o consumo de corrente. Um aquecedor de 500-watts a 24 volts usa mais de 20 amperes, portanto, a fiação e os conectores precisam ter o tamanho certo. Muita corrente pode ativar circuitos de proteção, diminuir a tensão ou deixar a fiação muito quente. A base aquecida também se move no eixo-Z durante a impressão e, em alguns designs de impressora, também pode se mover nos eixos X e Y. Os fios condutores devem ser flexíveis o suficiente e oferecer alívio de tensão. O design do condutor em ângulo reto, juntamente com um bom gerenciamento de cabos com correntes de arrasto ou conduítes flexíveis, ajudam a evitar que os fios se cansem e quebrem após milhares de ciclos de impressão.